11月14日，综合科学类权威期刊《纳米能源》(Nano Energy) 在线刊发了物理学院高义华教授研究团队题为《原位TEM研究具有垂直排列结构和高温稳定性的二维WS₂的受控生长》(In situ TEM observation of controlled growth of two-dimensional WS₂ with vertically aligned layers and high-temperature stability)的研究论文。物理学院2018级博士生张亚楠为论文第一作者，高义华教授、张智副教授为论文共同通讯作者。

层状过渡金属二硫化物（LTMDs）由于其出色的物理和化学特性在光电、催化和能量转化与存储等领域具有潜在的应用价值，并引起人们的广泛关注。由于LTMDs的各向异性键合和表面能最小化趋势，LTMDs通常表现出水平取向的形态，以最少的悬挂键将基面暴露为终止面。最近，有研究提出了新的一类LTMDs，其二维分子层垂直组装以优选暴露边缘位点而不是基点。由于边缘位点上暴露的悬挂键具有较强的化学活性，垂直排列的LTMDs在许多重要的催化反应（如加氢脱硫和析氢反应，HER）中表现出巨大的潜力，这些材料可能成为HER等反应中贵金属催化剂（如Pt）的替代物。

为了实现LTMDs的优异性能，控制其生长方式和阐明其生长机理是至关重要的。然而，目前对于具有垂直排列LTMDs的微观生长机理和高温稳定性仍未被研究。基于此，高义华教授团队利用透射电子显微镜原位观察了固态前驱体K₂WS₄通过热分解转化为垂直排列的WS₂的过程，进而研究了垂直排列的WS₂的生长机理及高温稳定性。研究表明：垂直排列的WS₂层采用了混合生长模式，且垂直排列的WS₂在900℃高温下加热3小时仍表现出较高的稳定性。另外，实验结果以及理论计算表明，K元素在垂直排列的WS₂的生长以及演化中发挥至关重要的作用。该工作为垂直排列的LTMDs材料的生长机理提供了基本的依据，这有助于对具有优化结构的材料进行定制设计和制造，进一步实现其优异的性能。

该工作得到了国家自然科学基金委项目的支持。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519309280.